JP5107226B2 - Eafにおける鉄冶金製造において耐火物破片物および取鍋スラグをプロセススラグとして回収するための、およびプロセススラグの形成のための炉に対する関連計量を行うための方法および装置 - Google Patents
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Description
詳細には、二次鉄冶金法の分野では、消費、製造コストを低減したり、環境上の影響を低減したりするための手段として(EAF)のスラグの化学-物理的特性に興味が集中されている。化学組成および泡状性のような特性が、事実上、耐火物の寿命と、電極の摩耗と、方法の熱効率と、(タップごとの)溶融時間と、最終分析において、鋼の得るためのすべてのエネルギー消費との直接影響を及ぼす。EAFスラグは、炉形成のために市場で直接購入される純粋な物質を用いることが必要であったように組成の点で非常に高い要件に忠実でなければならない。
かかる化合物は高い温度であまり安定ではなく、耐火物被膜に対する化学的攻撃現象を誘発する。例えば、MgOはFeOおよびSiO2と化学的に反応して「マグネシウム-ウスタイト」)MW:(Fe,MgO)および液状金属の封じ込め構造体に関してあまり攻撃でない「オリビン」(Fe、Mg)2SiO4のようなより安定な化合物を生じる。
他方、鉄冶金の実施は泡状形態のスラグの必要性を想定している。
泡状形態のスラグの形成は、浴に注入された炭素の酸化により生じられるCO泡の核形成部位として作用する溶融物質に(液相に)細かく分散された固相の存在により有利にされる。泡状相は電極を包囲することが可能であり、従って、保護されてスラグ内部に閉じ込められたアークを維持することが可能である。それで、同じ泡は液状金属反応浴の外部熱分散を減少させることによってスラグの熱伝導率を制限する。
両方の効果は方法の全体の熱効率を改良するように作用する。
かかる「泡状性」は、従来の方法では、(酸素および炭素の普通の吹き込みに加えて)必要量の石灰およびドロライムを添加することにより達成される。
このような供給物質は、通常、市場から購入された原料であり、それらの計量はスラグの化学分析から得られる。
このような耐火物破片物は、実質的に、取鍋耐火物、タンディッシュ耐火物、電気アーク炉耐火物、およびプラントの脱粉末化装置から得られる細粒物として意図されるが、プロセススラグについては、取鍋スラグの破壊から現れるC2Sに富んだ粉末として意図される。
このような物質はレンガ、「内張り耐火物」および(特にタンディッシュからの)「被覆スプレー」であり、それらの組成は、主として、カルシウム酸化物およびマグネシウム酸化物で構成されており、他方、ジカルシウムシリケートの存在はわずかばかりである。
前述の化合物に加えて、鉄酸化物、アルミニウムおよびシリカが通常存在し、しばしば、液状金属による処理の残留物である。
特に、取鍋耐火物は鋼製造サイクルからの可能な金属残留物を含有しているカルシウムおよびマグネシウム酸化物を基材としてレンガで構成されている。
電気アーク炉再構成から破片物は、一般に、マグネサイトを基材としたレンガと、同様にマグネサイトを基材としてコンパクトな一体被膜と、鉄酸化物および炭素が存在している石灰とで構成されている。このような物質は次の再構成に部分的にのみ再使用される。しかも、スラグ処理設備の脱粉末装置から生じる細粒物を回収することが可能であり、かかる粉末は主として石灰、シリカ、マグネシウム酸化物、アルミニウム、炭素および他の物質で構成されている。
従って、取鍋スラグは約60%の酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムおよび約20%のシリカおよびアルミニウムを想定している一様な組成を有している。
先に述べた副生物の混合物は取鍋スラグからの約90%と、取鍋耐火物およびタンディッシュ耐火物からの約3%と、炉耐火物からの2.5%と、回収細粒物からの約2%とより構成されている。
特に、EAFにおける鉄冶金製造の耐火物破片物およびプロセススラグの計量は、電気アーク炉に再循環されるべきスラグでは、2つの基本的な目的、すなわち、天然資源の利用を減少させること、および処分すべき消費済み物質の量を最小にすることを実現することができる。
粒度分布の制御された粉末が得られるまで耐火物破片物を粉砕して篩分けする工程と、
粉末を貯蔵個所に貯蔵する工程と、
種々の成分の自動計量により粉末をEAF炉に注入する工程と、を備えている方法である。
また、本発明による装置は、できるだけ、プロセススラグの破壊部分を想定している。
特に、注入されるべき粉末の組成は管理装置または他のライン管理装置により自動的に定められる。
消費されたレンガの高いMgOおよびCaO含有量(それぞれ、35÷55%および15÷55%)および取鍋スラグの破壊生成物の可能な添加により、この種類の物質の回収を特に有利にする。実際、搬送および炉注入と適合可能であるサイズまでの適切な粉砕により、この物質の種類の廃棄場への処分を無くすことができ、同時に、EAFにおける添加のためのマグネサイトおよび/またはドロライムの獲得量を減少させることができる。
この有利な結果は、促進された破壊工程により得られ、且つ炉へ装填されるべき石灰の消費を減少させることができる高いCaO含有量の物質の回収とともに、操作コストを更に低減することに寄与する。
本発明による装置の更なる実質的な利点は、高い運動速度論(浴中の溶融スラグの吸収)およびその結果、改良された効率で、注入によって回収生成物の再循環を実現することよりなる。
更なる利点は、取鍋耐火物、タンディッシュ耐火物および炉ライニング耐火物から得られるMgOの添加に関連付けられ、それにより泡状スラグを得るために最適なマグネシウム-ウスタイト固溶体またはMW相の形成を有利にする。このような固相はジカルシウムシリケートの細かく分散された固形粒子と同様にCO泡の核形成部位として機能する。
― 鉱滓化物の消費の減少
― 物質の廃棄場処分の排除
― EAFスラグの製造のための粉末注入装置に対するすでに最適化された物質の利用可能性
― 完全な技術自動化
― 鉱滓化物質の移動に起因した粉末分散の低減
総合的に、以上に挙げた利点により、溶融工程の著しい改良と、電気アーク炉における鋼製造コストの低減とが生じる。
従来技術に関した本発明の構造上および機能上の特徴およびその利点は添付図面を参照して行われる下記の説明の検討から更に明らかに且つより明白になるであろう。
図1を参照すると、粉砕物の共通搬送用のコンベヤベルト16と、破壊工程中に発生される粉末の閉じ込め装置(15A)とを有する破壊部分の具体例が示されている。
図1に示される破壊部分(10)は2つのモジュール11、12を想定している。角モジュール11または12は移動可能な収容隔壁部15により閉鎖された金属ボックス14を有している。各ボックス14もまた、3つのボックス用の粉末閉じ込め装置15Aおよび共通のコンベヤベルト16を想定している。
更に図2において、耐火物破片物のスクリーン/粉砕部分が01で表されている。物質収集ホッパーと、<10mmのサイズの粉末を得るために(異なる開口サイズの格子に代えられてもよい)目盛り付き格子上の取出し部付きのるミル(または、直列に設置されたジョークラッシャ+グラニュレーター)と、破壊物の計量のためのホッパーとによる図5におけるように構成されたかかる部分の位置決めは破壊ユニット14の(図2におけるように)上流でもよいし、或は(図3および図4に示されるように)下流でもよく、従って、磁気分離器およびスクリーン(25、26)の前でもよい。「下流」位置が好ましい。何故なら、下流位置はスクリーン26からミル05までの「過大の」物質の自動的回収を簡単化するからである。図5の部分01は、高いマグネサイト-石灰含有量を有する物質の回収のための耐火物破片の小さい破砕設備を表しており、そして下側の破砕装置05に供給するためにホッパーの取出し口に連結された取出器04により、例えばパワーシャベルにより装填された耐火物に受け入れのためのホッパー03を備えているボックス02で構成されている。粉砕物は適当な搬送装置によって計量のための中間ホッパー(07)へ搬送される。関連された取出器08はかかる物質を共通のコンベヤベルト16に直接分配する。かくして得られた粉末混合物は、予め磁気分離および篩分けを行なって貯蔵/注入部分または設備へ送られ、次いで電気炉に注入される。
この目的で、脱鉄法並びに寸法篩分け法が想定されている。
図2において、脱鉄装置が25で示されており、篩分け装置が26で示されている。
特に、コンベヤベルト16はホッパー付きの閉鎖型のものである。コンベヤベルト搬送中、残留鉄部分が磁気ベルト分離器によって回収される。
選別物質を貯蔵ビン群の頂部へ搬送するために、バケットエレベータベルト28または他の適当な搬送手段が使用される。
収集/選別設備の貯蔵ビン22から来る処理済物質は適当な空気圧注入設備を使用することにより電気炉24の内側に注入される。図2の例におけるように、収集貯蔵ビン22からインジェクター34(例えば、スプレー)により炉の中へ吹き込みための発射プロペラ33を備えている中間貯蔵ビン32まで搬送される。炉24の内側の再循環物質の注入は、好ましくは、事実上、EAFの内側の異なる種類の細粒物を最適に注入するようになっている(例えば、「KT粉末インジェクター」のような)特定のインジェクター34の使用により行われる。用具のために鋼で実現されるノズルにより確保される耐摩耗性の高いレベルを有することに加えて、かかるインジェクターは非常に困難な作業状態でも耐高温性の高いレベルを許容する特定の冷却装置により特徴付けられている。
炉の内側の細粒物の注入を均質化するために、少なくとも1つ(好ましくは2つ)のインジェクターの装着が想定されている。
詳細には、ISD(できる限り制御ソフトウエアに埋設された等温安定性図)が図6に再現されている。この図では、最適作用点の選択の例(EAFスラグの組成物)が1600℃において1.5と2との間でなるB3(3成分塩基度指数(%CaO/(%SiO2+%Al2O3))に関して示されている。しかしながら、発泡の不在に特徴付けされた初めの点(●)(全く液相)から始まって、同様な発泡性の異なる組成物により特徴付けられる3つの異なる作用点(◆)が(CaOおよびMgOを含有する)修正物質の適切な計量によって達成され得ることは気づくであろう。EAFへの回収混合物の注入はスラグにすでに存在するジカルシウムシリケートの量を増大し、スラグは、下記の組成物:すなわち、オリビン、メルウィンナイト、C3S、ジカルシウムシリケートβ、C4AF、C2FおよびRO相(CaO-FeO-MnO-MgOの固溶体および有利CaOを有することにより特徴付けされている。
懸濁粒子の第2相の存在は、良好な泡状性を得るための有用な要因を表す表面張力の減少および粘度の増大に関してスラグの泡状性特性に大きな影響を及ぼす。
前述のように本発明による回収および計量のための装置を完成すると、ヒューム-ダスト吸引/処理設備(15A、35、36)もまた存在する。
本発明の保護範囲は添付の請求項により定められる。
Claims (21)
- EAFにおける鉄冶金製造において耐火物破片物および取鍋スラグをプロセススラグとして回収するための、およびプロセススラグの形成のための炉に対する関連計量を行うための方法であって、
粒径の最大値が所定以下に制御された粉末が得られるまで耐火物破片物を粉砕して篩分けする工程と、
粉末を貯蔵個所に貯蔵する工程と、
粉末の成分を自動計量する工程と、
自動計量された粉末の成分に基づき所定のスラグ組成が得られる量の粉末をEAF炉に注入する工程と、を備えている方法。 - プロセススラグを得るのに必要な種々の成分の計量は、回収物から得られる粉末の発生時に行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- プロセススラグを得るのに必要な種々の成分の計量は、炉注入前に中間の貯蔵ビンのところで行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- プロセススラグを得るのに必要な種々の成分の計量は、1つまたはそれ以上のインジェクターによって炉において直接行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 注入されるべき粉末の組成は管理装置により、或は他のライン管理装置により自動的に定められる、請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の方法。
- プロセススラグまたは取鍋スラグの破壊工程が貯蔵工程の前に追加され、この工程は注入されるべき粉末の組成に直接寄与する、請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 耐火物破片物は、排他的ではなく、取鍋耐火物、タンディシュ耐火物、電気アーク炉耐火物、回収粉末または細粒物よりなることを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 貯蔵工程の前に脱鉄工程を見越していることを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 貯蔵工程の前に寸法篩分け工程を見越していることを特徴とする請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載の方法。
- 脱鉄工程は磁気分離器による鉄の回収を見越していることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 寸法篩分け工程は、好ましくは10mmまでの開口部を有するスクリーンによる篩分けを見越していることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 耐火物破片物およびEAFにおける鉄冶金製造の取鍋スラグを回収するための、および炉における関連計量および再循環を行うための装置であって、耐火物破片物の粒径の最大値が所定値以下に制御された粉末が得られるまで耐火物破片物を粉砕して篩分けする部分と、粉末を計量する部分と、粉末の再循環のために計量された粉末の成分に基づき粉末の組成を炉に注入可能な所定の組成に調整する部分と、少なくとも1つの貯蔵ビンと、制御装置と、EAF注入装置と、ヒュームおよびダストとの吸引/処理装置とを備えている装置。
- プロセススラグおよび/または取鍋スラグの破壊部分を備えている請求項12に記載の装置。
- 耐火物破片物の篩分けおよび粉砕部分は、制御式粒度分布ミルまたは同等な破砕装置と、ホッパーと、このホッパーと連結された取出し器/計量装置とを備えていることを特徴とする請求項12または13に記載の装置。
- 貯蔵ビンの前に脱鉄装置および篩分け装置を想定していることを特徴とする請求項12に記載の装置。
- 脱鉄装置は磁気分離器を想定していることを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 寸法篩分け装置は、好ましくは10mmまでの開口部を有していて、物質取出しホッパーを備えている振動スクリーンを有していることを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 処理済物質の炉への空気圧注入の装置または設備は、第1貯蔵ビンと、1つまたはそれ以上の注入プロペラと結合された1つまたはそれ以上の可能な中間貯蔵ビンと、電気炉に設けられた少なくとも1つのインジェクターとを想定していることを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 1つまたはそれ以上のインジェクターは互いから独立して機能し得る電気炉に想定されていることを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 自動は、有効な回収製品に基づいたスラグの最適な(すなわち、予め計算された)組成を達成するように炉の中への粉末の計量を管理する制御装置を想定していることを特徴とする請求項12〜19のうちのいずれか1項に記載の装置。
- 種々の成分の補充可能な不足分に純粋な物質が添加される、請求項12〜20のうちのいずれか1項に記載の装置。
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